交通运输重庆交通大学挡土墙计算书.docx
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交通运输重庆交通大学挡土墙计算书
（交通运输）重庆交通大学挡土墙计算书
挡土墙课程设计计算说明书
姓名杨仁平
专业道路工程
学号10010414
班级2010级4班
挡土墙设计说明书
设计资料
本路段为山岭重丘区二级公路改建工程，路基宽度为12m，设计路线起点桩号为K5+150，终点桩号为K5+285。
其中平曲线交点桩号为K5+208.22，转角为右转87o30'15"，曲线半径为60m，缓和曲线长35m。
路线处地表1-2m为亚粘土覆盖层，其下为砂岩。
设计参数
圬工砌体容重:
23.000（kN/m3）
圬工之间摩擦系数:
0.400
地基土摩擦系数:
0.500
砌体种类:
片石砌体
砂浆标号:
7.5
石料强度（MPa）:
30
挡土墙类型:
一般挡土墙
墙后填土内摩擦角:
35.000（度）
墙后填土粘聚力:
42.500（kPa）
墙后填土容重:
19.000（kN/m3）
墙背与墙后填土摩擦角:
17.500（度）
地基土容重:
18.000（kN/m3）
修正后地基土容许承载力:
500.000（kPa）
地基土容许承载力提高系数:
墙底摩擦系数:
0.500
地基土类型:
天然岩土地基
地基土内摩擦角:
30.000（度）
设计方法与内容
1、拟定挡土墙的结构形式及断面尺寸
2、拟定挡土墙基础的形式及尺寸
3、车辆荷载换算
4、土压力计算
5、结构验算
（1）抗滑稳定性
（2）抗倾覆稳定性
（3）基底应力验算
（4）墙身强度验算
设计步骤
（1）进行车辆荷载换算;
（2）利用有关主动土压力计算的相应公式，计算主动土压力，求出土压力的大小、方向及作用点;
（3）设计挡土墙截面。
先拟定墙身尺寸，然后进行：
a）抗滑稳定性计算；
b）抗倾覆稳定性验算；
c）基底应力验算；
d）截面应力验算；
e）挡土墙截面尺寸的调整与选取（注:
挡土墙截面尺寸要满足计算荷载及验算荷载的各项要求）。
（4）画出选用的挡土墙平面、横断面图、纵断面图，整理计算书等有关设计文件。
主要参考文献
交通部第二公路勘察设计院公路设计手册《路基》第二版。
人民交通出版社。
何兆益、杨锡武《路基路面工程》，人民交通出版社。
中华人民共和国行业设计标准，《公路路基设计规范》，人民交通出版社。
中华人民共和国行业设计标准，《公路工程技术标准》，人民交通出版社。
中华人民共和国行业设计标准，《公路路基施工技术规范》，人民交通出版社。
挡土墙验算[执行标准：
公路]
计算项目：
衡重式挡土墙1
------------------------------------------------------------------------
原始条件:
墙身尺寸:
墙身总高:
15.000（m）
上墙高:
6.000（m）
墙顶宽:
0.800（m）
台宽:
0.800（m）
面坡倾斜坡度:
1:
0.080
上墙背坡倾斜坡度:
1:
0.300
下墙背坡倾斜坡度:
1:
-0.200
采用1个扩展墙址台阶:
墙趾台阶b1:
0.800（m）
墙趾台阶h1:
0.400（m）
墙趾台阶与墙面坡坡度相同
墙底倾斜坡率:
0.100:
1
墙踵台阶b3:
1.000（m）
墙踵台阶h3:
0.600（m）
下墙土压力计算方法:
力多边形法
物理参数：
圬工砌体容重:
23.000（kN/m3）
圬工之间摩擦系数:
0.400
地基土摩擦系数:
0.500
砌体种类:
片石砌体
砂浆标号:
7.5
石料强度（MPa）:
30
挡土墙类型:
一般挡土墙
墙后填土内摩擦角:
35.000（度）
墙后填土粘聚力:
30.000（kPa）
墙后填土容重:
19.000（kN/m3）
墙背与墙后填土摩擦角:
17.500（度）
地基土容重:
18.000（kN/m3）
修正后地基土容许承载力:
500.000（kPa）
地基土容许承载力提高系数:
墙趾值提高系数:
1.200
墙踵值提高系数:
1.300
平均值提高系数:
1.000
墙底摩擦系数:
0.500
地基土类型:
土质地基
地基土内摩擦角:
30.000（度）
坡线土柱:
坡面线段数:
1
折线序号水平投影长（m）竖向投影长（m）换算土柱数
112.0000.0001
第1个:
定位距离0.750（m）公路-I级
地面横坡角度:
10.000（度）
墙顶标高:
0.000（m）
挡墙分段长度:
10.000（m）
=====================================================================
第1种情况:
组合1
=============================================
组合系数:
1.000
1.挡土墙结构重力分项系数=1.000√
2.填土重力分项系数=1.000√
3.填土侧压力分项系数=1.000√
4.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.000√
=============================================
[土压力计算]计算高度为15.353（m）处的库仑主动土压力
计算上墙土压力
无荷载时的破裂角=0.000（度）
公路-I级
路基面总宽=12.000（m）,路肩宽=0.750（m）安全距离=0.500（m）
单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.350（m）,车与车之间距离=0.600（m）
经计算得，路面上横向可排列此种车辆4列
布置宽度=2.600（m）
布置宽度范围内车轮及轮重列表:
第1列车:
中点距全部破裂体
轮号路边距离（m）轮宽（m）轮压（kN）上轮压（kN）
011.2500.30015.00015.000
023.0500.30015.0000.000
031.2500.60060.00060.000
043.0500.60060.0000.000
051.2500.60060.00060.000
063.0500.60060.0000.000
071.2500.60070.00070.000
083.0500.60070.0000.000
091.2500.60070.00070.000
103.0500.60070.0000.000
布置宽度B0=2.600（m）分布长度L0=16.464（m）荷载值SG=275.000（kN）
换算土柱高度h0=0.338（m）
按假想墙背计算得到:
第1破裂角：
0.000（度）
Ea=0.000Ex=0.000Ey=0.000（kN）作用点高度Zy=0.000（m）
因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面不存在
计算下墙土压力
无荷载时的破裂角=32.141（度）
公路-I级
路基面总宽=12.000（m）,路肩宽=0.750（m）安全距离=0.500（m）
单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.350（m）,车与车之间距离=0.600（m）
经计算得，路面上横向可排列此种车辆4列
布置宽度=10.375（m）
布置宽度范围内车轮及轮重列表:
第1列车:
中点距全部破裂体
轮号路边距离（m）轮宽（m）轮压（kN）上轮压（kN）
011.2500.30015.00015.000
023.0500.30015.00015.000
031.2500.60060.00060.000
043.0500.60060.00060.000
051.2500.60060.00060.000
063.0500.60060.00060.000
071.2500.60070.00070.000
083.0500.60070.00070.000
091.2500.60070.00070.000
103.0500.60070.00070.000
第2列车:
中点距全部破裂体
轮号路边距离（m）轮宽（m）轮压（kN）上轮压（kN）
014.3500.30015.00015.000
026.1500.30015.00015.000
034.3500.60060.00060.000
046.1500.60060.00060.000
054.3500.60060.00060.000
066.1500.60060.00060.000
074.3500.60070.00070.000
086.1500.60070.00070.000
094.3500.60070.00070.000
106.1500.60070.00070.000
第3列车:
中点距全部破裂体
轮号路边距离（m）轮宽（m）轮压（kN）上轮压（kN）
017.4500.30015.00015.000
029.2500.30015.00015.000
037.4500.60060.00060.000
049.2500.60060.00060.000
057.4500.60060.00060.000
069.2500.60060.00060.000
077.4500.60070.00070.000
089.2500.60070.00070.000
097.4500.60070.00070.000
109.2500.60070.00070.000
第4列车:
中点距全部破裂体
轮号路边距离（m）轮宽（m）轮压（kN）上轮压（kN）
0110.5500.30015.0000.000
0212.3500.30015.0000.000
0310.5500.60060.00012.548
0412.3500.60060.0000.000
0510.5500.60060.00012.548
0612.3500.60060.0000.000
0710.5500.60070.00014.640
0812.3500.60070.0000.000
0910.5500.60070.00014.640
1012.3500.60070.0000.000
布置宽度B0=10.375（m）分布长度L0=20.000（m）荷载值SG=1704.377（kN）
换算土柱高度h0=0.432（m）
按力多边形法计算得到:
破裂角：
32.164（度）
Ea=-22.583Ex=-22.452Ey=-2.435（kN）作用点高度Zy=0.000（m）
墙身截面积=43.770（m2）重量=1006.708kN
衡重台上填料重=45.600（kN）重心坐标（2.267,-4.000）（相对于墙面坡上角点）
（一）滑动稳定性验算
基底摩擦系数=0.500
采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:
基底倾斜角度=5.711（度）
Wn=1047.086（kN）En=-4.657（kN）Wt=104.709（kN）Et=-22.098（kN）
滑移力=-126.807（kN）抗滑力=521.214（kN）
滑移验算满足:
Kc=52121436.000>1.300
滑动稳定方程验算：
滑动稳定方程满足:
方程值=714.392（kN）>0.0
地基土摩擦系数=0.500
地基土层水平向:
滑移力=-22.452（kN）抗滑力=534.962（kN）
地基土层水平向:
滑移验算满足:
Kc2=53496188.000>1.300
（二）倾覆稳定性验算
相对于墙趾,墙身重力的力臂Zw=2.854（m）
相对于墙趾,上墙Ey的力臂Zx=5.400（m）
相对于墙趾,上墙Ex的力臂Zy=9.000（m）
相对于墙趾,下墙Ey的力臂Zx3=3.529（m）
相对于墙趾,下墙Ex的力臂Zy3=-0.353（m）
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩=7.924（kN-m）抗倾覆力矩=3059.189（kN-m）
倾覆验算满足:
K0=386.057>1.500
倾覆稳定方程验算：
倾覆稳定方程满足:
方程值=2437.708（kN-m）>0.0
（三）地基应力及偏心距验算
基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力
取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距
作用于基础底的总竖向力=1042.429（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=3051.264（kN-m）
基础底面宽度B=4.744（m）偏心距e=-0.555（m）
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=2.927（m）
基底压应力:
趾部=65.402踵部=374.113（kPa）
最大应力与最小应力之比=65.402/374.113=0.175
作用于基底的合力偏心距验算满足:
e=-0.555<=0.167*4.744=0.791（m）
墙趾处地基承载力验算满足:
压应力=65.402<=600.000（kPa）
墙踵处地基承载力验算满足:
压应力=374.113<=650.000（kPa）
地基平均承载力验算满足:
压应力=219.757<=500.000（kPa）
（四）基础强度验算
基础为天然地基，不作强度验算
（五）上墙截面强度验算
上墙重力Ws=267.720（kN）
上墙墙背处的Ex=0.000（kN）
上墙墙背处的Ey=0.000（kN）
相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂Zw=1.275（m）
相对于上墙墙趾，上墙Ex的力臂Zy=0.000（m）
相对于上墙墙趾，上墙Ey的力臂Zx=3.080（m）
[容许应力法]:
法向应力检算:
相对于上墙墙趾，合力作用力臂Zn=1.275（m）
截面宽度B=3.080（m）偏心距e1=0.265（m）
截面上偏心距验算满足:
e1=0.265<=0.250*3.080=0.770（m）
截面上压应力:
面坡=131.855背坡=41.989（kPa）
压应力验算满足:
计算值=131.855<=1000.000（kPa）
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=-34.769<=90.000（kPa）
斜截面剪应力检算
斜剪应力验算满足:
计算值=5.513<=90.000（kPa）
[极限状态法]:
重要性系数?
0=1.000
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=267.720（kN）
轴心力偏心影响系数醟=0.918
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=3.080（m2）
材料抗压极限强度Ra=1600.000（kPa）
圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=2.310
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮=0.992
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=267.720<=1958.848（kN）
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=267.720<=1943.665（kN）
（六）墙底截面强度验算
验算截面以上，墙身截面积=42.656（m2）重量=981.088kN
相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=2.846（m）
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于截面总竖向力=1024.253（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=2970.818（kN-m）
相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=2.900（m）
截面宽度B=4.720（m）偏心距e1=-0.540（m）
截面上偏心距验算满足:
e1=-0.540<=0.250*4.720=1.180（m）
截面上压应力:
面坡=67.913背坡=366.093（kPa）
压应力验算满足:
计算值=366.093<=1000.000（kPa）
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=-91.558<=90.000（kPa）
[极限状态法]:
重要性系数?
0=1.000
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=1024.253（kN）
轴心力偏心影响系数醟=0.864
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=4.720（m2）
材料抗压极限强度Ra=1600.000（kPa）
圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=2.310
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮=0.951
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=1024.253<=2824.782（kN）
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=1024.253<=2686.151（kN）
（七）台顶截面强度验算
[土压力计算]计算高度为14.600（m）处的库仑主动土压力
计算上墙土压力
无荷载时的破裂角=0.000（度）
公路-I级
路基面总宽=12.000（m）,路肩宽=0.750（m）安全距离=0.500（m）
单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.350（m）,车与车之间距离=0.600（m）
经计算得，路面上横向可排列此种车辆4列
布置宽度=2.600（m）
布置宽度范围内车轮及轮重列表:
第1列车:
中点距全部破裂体
轮号路边距离（m）轮宽（m）轮压（kN）上轮压（kN）
011.2500.30015.00015.000
023.0500.30015.0000.000
031.2500.60060.00060.000
043.0500.60060.0000.000
051.2500.60060.00060.000
063.0500.60060.0000.000
071.2500.60070.00070.000
083.0500.60070.0000.000
091.2500.60070.00070.000
103.0500.60070.0000.000
布置宽度B0=2.600（m）分布长度L0=16.464（m）荷载值SG=275.000（kN）
换算土柱高度h0=0.338（m）
按假想墙背计算得到:
第1破裂角：
0.000（度）
Ea=0.000Ex=0.000Ey=0.000（kN）作用点高度Zy=0.000（m）
因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面不存在
计算下墙土压力
无荷载时的破裂角=31.994（度）
公路-I级
路基面总宽=12.000（m）,路肩宽=0.750（m）安全距离=0.500（m）
单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.350（m）,车与车之间距离=0.600（m）
经计算得，路面上横向可排列此种车辆4列
布置宽度=10.001（m）
布置宽度范围内车轮及轮重列表:
第1列车:
中点距全部破裂体
轮号路边距离（m）轮宽（m）轮压（kN）上轮压（kN）
011.2500.30015.00015.000
023.0500.30015.00015.000
031.2500.60060.00060.000
043.0500.60060.00060.000
051.2500.60060.00060.000
063.0500.60060.00060.000
071.2500.60070.00070.000
083.0500.60070.00070.000
091.2500.60070.00070.000
103.0500.60070.00070.000
第2列车:
中点距全部破裂体
轮号路边距离（m）轮宽（m）轮压（kN）上轮压（kN）
014.3500.30015.00015.000
026.1500.30015.00015.000
034.3500.60060.00060.000
046.1500.60060.00060.000
054.3500.60060.00060.000
066.1500.60060.00060.000
074.3500.60070.00070.000
086.1500.60070.00070.000
094.3500.60070.00070.000
106.1500.60070.00070.000
第3列车:
中点距全部破裂体
轮号路边距离（m）轮宽（m）轮压（kN）上轮压（kN）
017.4500.30015.00015.000
029.2500.30015.00015.000
037.4500.60060.00060.000
049.2500.60060.00060.000
057.4500.60060.00060.000
069.2500.60060.00060.000
077.4500.60070.00070.000
089.2500.60070.00070.000
097.4500.60070.00070.000
109.2500.60070.00070.000
布置宽度B0=10.001（m）分布长度L0=20.000（m）荷载值SG=1650.000（kN）
换算土柱高度h0=0.434（m）
按力多边形法计算得到:
破裂角：
32.009（度）
Ea=-37.935E
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